中國粉體網(wǎng)訊 近年來,，隨著我國科技水平的提高，航空發(fā)動機技術(shù)取得了巨大的進步,，極大地提升了飛機的性能,。與此同時,，通過復(fù)雜氣冷內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，改善渦輪葉片散熱能力已成為先進發(fā)動機制造的關(guān)鍵,，而陶瓷型芯是制造這種內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的核心部件。內(nèi)腔形狀越復(fù)雜,，冷卻效果越優(yōu)異,。而傳統(tǒng)方法往往難以加工內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜的陶瓷型芯，陶瓷3D打印技術(shù)成為解決這個難題的有效方案,。目前,，陶瓷型芯3D打印設(shè)備和材料主要掌握在美國、德國,、法國,、奧地利等少數(shù)幾個發(fā)達國家手中，相關(guān)核心技術(shù)和方案成為制約我國陶瓷型芯3D打印發(fā)展的“卡脖子”難題,。
為打破國外壟斷,，北京工業(yè)大學(xué)3D打印中心陳繼民教授團隊與康碩電氣進行聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，自主研制出大尺寸陶瓷型芯3D打印機和高性能陶瓷成形材料,。目前,，設(shè)備已經(jīng)投入工業(yè)化生產(chǎn)，填補了陶瓷型芯3D打印設(shè)備國內(nèi)空白,，為陶瓷3D打印的國產(chǎn)化鋪平了道路,，實現(xiàn)了設(shè)備-材料-工藝閉環(huán)鏈條的自主可控。相關(guān)技術(shù)對3D打印陶瓷行業(yè)實現(xiàn)我國航空航天,、生物醫(yī)療,、機械電子領(lǐng)域關(guān)鍵零部件制造的國產(chǎn)化具有重大意義，將促進我國陶瓷3D打印工具軟件,、裝備,、材料與服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的健全和健康發(fā)展，為打破國外技術(shù)壟斷,，解決我國陶瓷型芯的“卡脖子”難題,，具有積極的戰(zhàn)略意義。
從項目啟動到功能實現(xiàn),、安裝測試及試運行,，最后總體驗收，歷時2年,，北京工業(yè)大學(xué)與康碩科研人員緊密合作,，密切配合，克服了疫情的影響,，通過了有關(guān)部門組織的專家的鑒定,。
本設(shè)計并制造了國內(nèi)最大的陶瓷型芯3D打印設(shè)備,，填補了我國陶瓷型芯3D打印設(shè)備的空白。設(shè)備具有打印幅面大,，打印零件燒結(jié)后產(chǎn)品致密接近100%理論密度,，力學(xué)性能好，研制的打印材料滿足陶瓷型芯的要求,。并可根據(jù)用戶需求進行定制開發(fā),。
通過自主研發(fā)，研制出具有完全知識產(chǎn)權(quán)的陶瓷型芯3D打印裝備,，取得了多項的專利和軟件著作權(quán),。該設(shè)備采用的智能掃描算法，開發(fā)的分層掃描軟件,，可進行無支撐結(jié)構(gòu)制造,。同時，此算法可大大縮短掃描時間,，提高設(shè)備的打印速度,。同時，整套設(shè)備采用專利技術(shù)（一體化拓撲優(yōu)化）設(shè)計方法,，減輕了設(shè)備的重量,，提高了運行速度，降低了生產(chǎn)成本,。通過自行開發(fā)的與設(shè)備相匹配的專用陶瓷3D打印材料,，徹底擺脫國外進口設(shè)備與材料相綁定的卡脖子問題，大大降低了使用成本,。
依托于北京工業(yè)大學(xué)3D打印中心陳繼民教授研發(fā)團隊,，自主研發(fā)的陶瓷3D打印設(shè)備，應(yīng)用領(lǐng)域適用于精密鑄造,、生物醫(yī)療等領(lǐng)域,。目前，尚無同類型國產(chǎn)陶瓷型芯成形設(shè)備及配套陶瓷材料,。本項目中所開發(fā)的設(shè)備采用多項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù),，提出并實現(xiàn)了陶瓷3D打印新方式，填補了國內(nèi)陶瓷3D打印的多項空白,。研發(fā)的陶瓷打印材料,、陶瓷型芯3D打印工藝，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平,。另外,，項目開發(fā)的3D打印設(shè)備的主要性能指標(biāo)，達到了國際先進水平,，打破國外技術(shù)壟斷,，提高了國產(chǎn)陶瓷3D打印產(chǎn)品品質(zhì),，為航空發(fā)動機陶瓷型芯的制造提供了技術(shù)支撐。
陶瓷3D打印設(shè)備成品圖
陶瓷作為3D打印領(lǐng)域的新興材料,，具有一個非常龐大的市場,。根據(jù)SmarTech Publishing對市場前景的預(yù)估，過去十年是陶瓷3D打印技術(shù)在實驗室或者小批量試驗的階段,，到2028年,，陶瓷3D打印產(chǎn)品的產(chǎn)值有望增長到11億美元。
陶瓷3D打印的應(yīng)用前景非常廣泛,，涵蓋科研,、醫(yī)療,、工業(yè),、建筑及首飾等，尤其是具有許多有利性能的高級陶瓷材料更是航空航天及國防等領(lǐng)域需要的材料,，如3D打印航空發(fā)動機及燃氣輪機空心葉片陶瓷型芯等,，項目中所研制的陶瓷3D打印設(shè)備具有極高的應(yīng)用價值和工程意義。
目前,，由北京工業(yè)大學(xué)和康碩聯(lián)合研發(fā)的KSJT-3D型陶瓷3D打印設(shè)備已經(jīng)量產(chǎn),，并應(yīng)用于打印航空陶瓷葉片型芯制造、醫(yī)療定制骨科植入物制造,、汽車陶瓷過濾器,、珠寶奢侈品、柔性電子和半導(dǎo)體器件的薄微觀結(jié)構(gòu)等,。相關(guān)設(shè)備和材料獲得從業(yè)人員和市場的認可,，為陶瓷3D打印標(biāo)準化、規(guī)范化,、系統(tǒng)化提供了重要保障,，設(shè)備和材料的關(guān)鍵技術(shù)和性能達到國際領(lǐng)先水平。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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